روشی جدید برای انتقال توان با استفاده از خطوط gil
در حال حاضر مقادیر بسیار زیاد انرژی الکتریکی توسط خطوط انتقال هوائی و زمینی منتقل میگردد. شرکت زیمنس با توجه به تحقیقات انجام شده بر روی عایق های گازی در گذشته و با توجه به پیشرفت تکنولوژی توانسته خطوط انتقال نیرو را با توانائی انتقال قدرتهای بالا با عایق گازی GIL طراحی نماید.
سالها پیش این روش به دلیل هزینه بالا و محدودیت کاربرد با شکست روبرو گردید. ولی نظر به رشد روزافزون شهرها و افزایش تقاضای انرژی و نیاز به انتقال قدرتهای بالا، تکنولوژی GIL مجددا مورد توجه قرار گرفت و انجام مطالعات و تجارب بدست آمده نشان داده که برای قدرتهای بالا در حدود 3000 مگاوات و ولتاژ 550 کیلووات در مسافات طولانی استفاده از تکنولوژی GIL بسیار توانمند بوده و بخصوص در مسیرهای صعب العبور و یا مسیرهائی که محدودیت خاصی را ایجاب می نماید مانند مسیر راه آهن و فرودگاهها وغیره که امکان عبور خط بصورت متداول نمی باشد کاربرد دارد.
شرکتهای بزرگ که دارای بیش از 30 سال تجربه در زمینه عایق های گازی برای سوئیچگیرهای فشار قوی و کابل های زمینی با طولی در حدود 30کیلومتر بودند فعالیت خود را بر این مبنا و تولید عایق های گازی برای خطوط انتقال با بالاترین قدرت و کمترین تلفات ممکن و شرایط مطلوب و مطمئن متمرکز نمودند و اکنون به این هدف بزرگ دست یافته اند که قدرتهای بالا را با هزینه کمتر از حالت قبلی GIL منتقل نمایند.
سولفور هگزافلوراید ( SF6 ) و نیتروژن ( N2 ) به عنوان یک عایق مطلوب مورد آزمایش و تأئید قرار گرفته بود و اکنون GIL به عنوان یگ گاز عایق و خنثی که ترکیبی از حدود 20% گاز SF6 و حدود 80% گاز N2 می باشد به عنوان عایق خطوط انتقال بکار گرفته می شود.
این سیستم برای کنترل میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و محدود نمودن حرارت خاک اطراف خط انتقال GIL کاربرد مناسبی دارد زیرا عملکرد لوله شامل گاز و هادی درون آن مشابه یک کابل کواکسیال عمل نموده و در مقابل میدان الکتریکی سپر ایجاد می کند و به علت مخالف بودن جریان در لوله شامل گاز هادی درون آن میدان مغناطیسی به حداقل خود کاهش می یابد بنابراین وقتی یک سیستم GIL در زمین قرار می گیرد با جریانی در حدود 4600 آمپر برای انتقال توان 3000 مگاوات در ولتاژ 420 کیلو ولت میدان مغناطیسی حاصل در سطح زمین حدود 10 میلی تسلا خواهد بود.
سیستم GIL اجازه انتقال مقادیر بزرگ انرژی را خواهد داد و هزینه نصب آن در حد مقادیری بین هزینه خط هوائی و کابل می باشد.
ساختمان خطوط هوائی انتقال با استفاده از برجها با توجه به محدودیتهای زمین و اثرات زیست محیطی به تدریج جای خود را به کابل ها با عایق گازی که در زمین نصب می شود خواهند داد و اخیرا تحقیقات گسترده ای برروی گازهای هیبرید در شرف انجام است. عایق گازی خطوط انتقال شامل لوله و هادی و غلاف بیرونی آن با گاز SF6 می باشد که درون زمین نصب می گردند بهمین دلیل نسبت به صاعقه و باد و برف و آلودگی بی اثر می باشد. عایق SF6 بهترین عایق الکتریکی و همچنین بهترین منتقل کننده حرارت بوده و در نتیجه در خطوط انتقال قدرت بالا مناسبترین وسیله خواهد بود.
با توجه به محدودیتهای موجود ذکر شده، در آینده انتقال قدرت های بالا توسط کابل های XLPE و خطوط با عایق گازی خواهد بود و مطالعات در این زمینه باعث تهیه گازهای هیبرید گردیده است ( H- GIL) که ساختمانی بین کابل XLPE و GIL دارد با ویژگی های زیر:
1- انجام مطالعات پایه ای برروی یک H – GIL شامل سه هادی که هر کدام بوسیله عایق جامد مانند پلی اتیلنی پوشیده شده و احاطه گردیده توسط گاز SF6 با فشار بالا (شکل1). به علت وجود قابلیت انعطاف هادیها داخل لوله از جداسازی به شکل Y استفاده می شود.
شکل (1)
2- در طراحی عایق H – GIL با توجه به ولتاژ و جریان و تعادل حرارتی ابعاد و اندازه غلاف تخمین زده می شود (شکل2) و تحت شرایط جدید دمای قابل تحمل را به حدود 110? C افزایش داده و بنابراین در حدود 20% جریان مجاز هادی را افزایش خواهیم داد.
شکل (2)
3- تخمین زده میشود ظرفیت الکترواستاتیک H – GIL در حدود 70 تا 100 کیلوفاراد بر متر باشد که اندکی بیشتر از ظرفیت الکترواستاتیک GIL بوده و در حدود 3/1 کابل های XLPE می باشد. این مقادیر میتواند انتقال قدرت را در مسافات طولانی امکان پذیر سازد و تلفات خط را به حدود 200 تا 300 وات بر متر بر فاز کاهش میدهد. (جدول 1)
جدول (1)
4- با بدست آوردن مشخصه عایق H – GIL توسط اندازه گیری در مقابل ولتاژ ایستادگی دیده می شود که عایق H – GIL مقدار پایداری در مقابل ولتاژ ایستادگی را بالا برده است.
منابع : سایت خبری Siemens
و مؤسسه تحقیقاتی-صنعتی برق ژاپن
آدرس: http://www.siemens.com
http://criepi.denken.or.jp
